自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁廣西制造工程職業技術學院

《數字邏輯A》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、在數字電路中，為了提高電路的可靠性和穩定性，常常采用冗余設計。以下關于冗余設計的描述，不正確的是（）A.冗余設計可以通過增加額外的硬件或邏輯來實現B.冗余設計能夠降低電路發生故障的概率，但會增加成本和復雜度C.冗余設計只適用于對可靠性要求極高的關鍵系統，一般系統不需要采用D.冗余設計可以通過硬件冗余、信息冗余和時間冗余等方式實現2、想象一個數字系統中，需要對輸入的模擬信號進行數字化處理。以下哪個步驟可能是最先需要進行的？（）A.采樣，按照一定的時間間隔獲取模擬信號的樣本值B.量化，將采樣得到的模擬值轉換為離散的數字值C.編碼，對量化后的數字值進行編碼，以便存儲和傳輸D.濾波，去除模擬信號中的噪聲3、在數字邏輯電路的功耗優化中，假設一個移動設備中的數字電路需要降低功耗以延長電池壽命。可以從電路結構、工作電壓和時鐘管理等多個方面進行優化。以下哪種功耗優化策略在移動設備中通常能夠帶來最顯著的效果？（）A.電源門控B.多閾值電壓技術C.動態時鐘門控D.以上都是4、在數字電路中，同步時序邏輯電路和異步時序邏輯電路各有特點。以下關于它們的比較，不正確的是（）A.同步時序邏輯電路的工作速度通常比異步時序邏輯電路快B.異步時序邏輯電路的設計比同步時序邏輯電路簡單C.同步時序邏輯電路的抗干擾能力比異步時序邏輯電路強D.異步時序邏輯電路不存在時鐘偏移問題，而同步時序邏輯電路存在5、在數字系統中，一個能夠存儲8位二進制信息的寄存器，至少需要：（）A.8個觸發器B.4個觸發器C.16個觸發器D.2個觸發器6、假設正在研究數字電路的可靠性問題。隨著電路的老化和環境的變化，電路可能會出現故障。為了提高電路的可靠性，以下哪種方法是有效的？（）A.采用冗余設計，增加備份組件B.定期對電路進行維護和檢測C.優化電路的工作環境，減少外界干擾D.以上方法都可以提高數字電路的可靠性7、假設要設計一個數字電路來實現一個8選1的數據選擇器。以下哪種邏輯門的組合可能是最常用的？（）A.與門和或門的組合，構建選擇邏輯B.非門和與門的組合，實現反相和選擇功能C.或門和異或門的組合，產生選擇信號D.以上組合都不常用8、在數字邏輯中，若要將一個4位并行輸入的數值轉換為串行輸出，需要使用以下哪種電路？（）A.計數器B.編碼器C.譯碼器D.移位寄存器9、假設在一個數字音頻處理系統中，需要對音頻信號進行采樣、量化和編碼。為了保證音頻質量和減少量化誤差，需要選擇合適的數字邏輯電路和算法。以下哪種量化方法在數字音頻處理中通常能夠提供較好的音質？（）A.均勻量化B.非均勻量化C.直接量化D.間接量化10、假設正在設計一個數字系統，其中需要一個計數器能夠從0計數到15，然后重新從0開始計數。為了實現這個功能，以下哪種計數器類型可能是最合適的選擇？（）A.異步計數器，結構簡單但速度較慢B.同步計數器，計數速度快且穩定性好C.環形計數器，每個狀態只有一位為1D.扭環形計數器，狀態轉換具有特定規律11、假設正在設計一個數字電路，用于將一個4位二進制數轉換為對應的格雷碼。格雷碼是一種相鄰數值只有一位變化的編碼方式。要實現這個轉換功能，以下哪種邏輯門的組合是最合適的？（）A.僅使用與門和或門B.僅使用非門和與非門C.使用多種邏輯門，包括與門、或門、非門等的組合D.無法通過邏輯門實現，需要使用特殊的集成電路12、在數字邏輯中，若要判斷一個數字電路是否存在競爭冒險現象，可通過：（）A.觀察邏輯電路圖B.進行功能仿真C.分析邏輯表達式D.以上都是13、一個8位的D/A轉換器，若其滿量程輸出電壓為5V，當輸入數字量為10000000時，輸出電壓為：（）A.0.5VB.1.25VC.2.5VD.5V14、在數字邏輯電路中，若要將一個正弦波信號轉換為方波信號，可以使用：（）A.計數器B.編碼器C.施密特觸發器D.數據選擇器15、考慮一個由D觸發器構成的移位寄存器，若要實現串行輸入并行輸出，至少需要幾個D觸發器？（）A.2個B.4個C.8個D.16個二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）深入分析在數字邏輯中的比較器的數字信號處理應用，如信號量化。2、（本題5分）說明在數字系統中如何進行數字信號的時分復用和解復用。3、（本題5分）深入解釋在數字邏輯中，編碼器和譯碼器的工作原理和功能，它們在信息處理中的重要性體現在哪里。4、（本題5分）深入解釋在數字邏輯電路的電源噪聲抑制中，常用的濾波電路和去耦電容的作用。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）有一個使用鎖存器的數字電路，分析鎖存器與觸發器的區別和聯系，以及鎖存器在數據暫存和同步控制中的應用。通過具體電路示例，解釋鎖存器的工作原理和時序特性。2、（本題5分）設計一個數字電路，能夠實現一個16位的并行到串行數據轉換器。仔細分析并行數據和串行數據的轉換過程，說明電路中如何通過移位操作和控制信號實現數據的轉換。考慮如何提高轉換的效率和準確性。3、（本題5分）使用加法器和邏輯門設計一個數字電路，能夠實現對二進制補碼的加減運算。分析補碼運算的規則和電路實現，考慮符號位的處理和溢出判斷，以及如何優化補碼運算的速度和準確性。4、（本題5分）設計一個數字電路，能夠對輸入的音頻信號進行濾波和降噪處理。分析音頻濾波和降噪的算法和實現方法，如低通濾波、高通濾波和自適應濾波等，以及如何根據音頻信號的特點選擇合適的濾波器類型和參數。5、（本題5分）有一個數字控制系統中的PID控制器模塊，需要根據輸入的誤差信號計算輸出控制信號。分析PID控制器的原理和參數調整方法，設計相應的數字電路實現PID控制功能。探討如何優化電路以提高控制器的響應速度和穩定性。四、設計題（本大題共4個小題，共40分)1、（本題10分）設計一個全加器，能夠進行三個64位二進制數的加法運算，并輸出結果和進位的擴展表示。2、（本題10分）設計一個編碼器